纳米材料催化典型有机合成反应探索(4)
在有机催化剂中，研究者研究了烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵等季铵盐类表面活性催化剂的催化效果[17]。他们通过研究其对同一反应的表观反应速率，分析了其反应机理等。研究显示，十二烷基三甲基溴化铵活性最好[17]。同时，十二烷基三甲基溴化铵也可以算作一种表面活性剂，其反应中涉及到了物质固液相的转移。在间二甲苯的硝化反应中，表面活性剂也起到了重要作用。产物转化率达到100%，且产率有很大提高[18]。
其他还有很多反应，都涉及到了纳米催化剂、高效有机催化剂的选择和使用。
1.4 纳米材料催化有机合成反应
介孔材料在催化过程、吸附/分离过程和生物医药等过程中可以完成许多创新的应用。模板化介孔二氧化硅有许多十分有趣的特性[19-21]，例如其提供了坚硬的无机框架，在纳米孔内搭载的胶粒形成了一种独特的有机微相环境，可以捕获疏水分子，并稳定金属纳米粒子；它可用于限制胶粒快速从水中吸附到疏水化合物上[19]；它在催化环己酮缩醛化反应中的催化活性很高。以上都归因于两性的纳米空间[20]。因此，介孔二氧化硅复合材料作为载体负载金属，能得到非常活泼的纳米催化剂[21]。然而，在复合材料介孔内金属的扩散共同作用是复杂的，其介孔里中性化合物的扩散速度与没有模板的孔里的速度相似[22]。
钯催化剂作为常用金属催化剂，可以参与很多催化反应。如H2O2的绿色合成，使用把催化剂能提高原子利用率，利用负载于羟基磷灰石上的钯催化剂[23]，或通过使用吡啶改性的负载于SiO2上的钯催化剂[24]，能直接将H2和O2合成H2O2。在氧化反应中，使用通过浸渍法制备的硅钨酸修饰炭载钯催化剂[25]，或将钯负载于中空介孔三氧化钨微球（HMTTS）上[26]，对甲酸进行电催化氧化，有着催化活性高、催化过程稳定、CO毒化作用小等优势[25]。 在还原反应中，Pd(OAc)2制备的MCM-41负载钯催化剂[27]有着高效、可循环的特性，常应用于卤代芳烃的氢化还原反应。这类催化剂循环重复使用3次的产率保持在75%左右。在再生过程中，结构、活性部位和比表面积均能承受100℃高温而不受损。活性炭负载的Pd/C催化剂则常用于不稳定反应产物的催化还原与分离[28]或有机物的加氢精制等。
2 实验部分
基于以上特性，模板化介孔二氧化硅复合材料结合了无机二氧化硅和表面活性分子的特点，在特殊空间上被重新排列形成了封闭胶束。这个特殊的混合结构负载上纳米金属催化剂，会带来独特的性能。
由于钯催化剂溶解性很差，且相比单相反应体系，其催化活性不高。因此本次实验主要目的在于合成高效且易于回收的钯催化剂，使用介孔二氧化硅纳米复合材料作为载体[29]，来负载纳米金属钯；由于该纳米介孔载体有着特殊的表面结构，使得不同pH环境可以改变其亲油亲水性，以分离催化剂。
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